Prace Instytutu Maszyn Matematycznych. R. 13, z. 3

3 1 9 7 1

i .

rok XIII

3 1971

'p . e a a m

I n s t y t u t u

M a s z y n

M a t e m a t y c z n y c h

Bok XIII Warszawa 1971

Copyright (c) 1971 - by Instytut Maszyn Matematycznych Poland

Wszelkie prawa zastrzeżone

Opracowanie merytoryczne zeszytu: Zdzisław Wrzeszcz

Komitet Redakcyjny

Bartłomiej GŁOWACKI, Jerzy GRADOWSKI /redaktor naczelny/, Andrzej KOJEMSKI, Włodzimierz MARDAL /z-ca redaktora naczelnego/,

Jan RELUGA

Sekretarz Redakcji: Romana NITKOWSKA Adres Redakcji: Instytut Maszyn Matematycznych

Branżowy Ośrodek INTE

Warszawa, ul. Krzywickiego 34-, tel. 28-37-29

WYBRANE PROBLEMY

KONSTRUKCJI PAMIĘCI FERRYTOWEJ PAO 6

—

WPROWADZENIE

Niniejsza publikacja zawiera szereg artykułów omawiających wybrane zagadnienia konstrukcji i technologii ferrytowej pamięci operacyjnej PAO 6, Konstrukcja PAO 6 została opracowana w Zakładzie Pamięci We­

wnętrznych IMM, w okresie 1967-1969. przy udziale Zakładu Konstruk- cyjnego, Technologii Specjalnych oraz Doświadczalnego, w którym wyko­

nano prototyp urządzenia.

Cel projektu był dwojaki. W pierwszym rzędzie chodziło o opracowa­

nie prototypu pamięci o określonych walorach technicznych oraz sporzą­

dzenie niezbędnej dokumentacji z zamiarem przekazania jej do produk­

cji. Istniejące w owym czasie plany budowy maszyn cyfrowych zakładały stosowanie pamięci operacyjnych, które mogą pracować w szerszych, niż dotychczas, przedziałach temperaturowych. Drugim celem, choć nie mniej ważnym, było opracowanie urządzenia pamięciowego, opartego na zbiorze bardziej nowoczesnych elementów konstrukcyjnych niż stosowane w parnię-

n /

ciach skonstruowanych w latach 1967-1969 . Zbiór ten zawierał w szcze­

gólności krzemowe elementy półprzewodnikowe oraz litowo-niklowe rdzenie ferrytowe; Jako ograniczenie projektowe przyjęto minimalną liczbę typów elementów półprzewodnikowych.

Należy w tym miejscu przypomnieć, że pamięci ferrytowe zawierają w swej strukturze zarówno układy nieliniowe, jak też układy liniowe. Noś- J(/W dotychczasowycn rozwiązaniach krajowych stosowano germanowe elemen-

ty półprzewodnikowe oraz ar-.nganowo-magnezowe rdzenie ferrytowe.

nik informacji, traktowany jako przetwornik sygnału, jest wyjątkowo niskosprawny - moc jego pobudzania jest wielokrotnie wyższa od mocy sygnału wyjściowego. Powyższa specyfika konstrukcji dyktuje potrzebę stosowania różnorodnych układów i elementów /w odróżnieniu od jednorod­

ności innych członów jednostki centralnej maszyny cyfrowej/. Postawione więc przed zespołem realizatorów pamięci wymagania odnośnie konkuren- cyjnych parametrów technicznych pamięci oraz minimum typów elementów, stworzyły nietypowy charakter zadania projektowego.

Warto r'ównież dodać, że w wyniku opracowania pamięci PAO 6 powstała baza do opracowań podzespołów pamięciowych, która umożliwiła projekto­

wanie następnych pamięci. Pierwszym tego przykładem jest pamięć PAO 625, zbudowana dla modelu procesora maszyny ODRA 1305. Kolejnym zastosowa­

niem opracowań podzespołów będzie pamięć operacyjna PAO 636, przezna­

czona dla krajowej wersji maszyny R 30 należącej do Jednolitego Sys­

temu EMC. Istnieje też szereg zastosowań o mniejszym znaczeniu.

Prezentowana tu publikacja zbiorowa powstała po zakończeniu prac projektowych nad pamięcią PAO 6. Zebrane artykuły omawiają bardziej

istotne zagadnienia rozwiązane przez realizatorów poszczególnych fragmentów zadania. Artykuł pierwszy charakteryzuje całość zadania.

Z racji omawiania faktów /często przez podawanie wartości parame­

trów/ odniesionych do projektowania pamięci jako całości, niniejsza publikacja może stanowić praktyczny przykład realizacji i dzięki temu może być pomocna także w sensie metodycznym.

Zdzisław Wrzeszcz

SPIS RZECZY

str.

1. Wrzeszcz Z,, Wojtowicz B., Wolszczak S., Rudzki J, CHARAKTERYSTYKA I SPOSOB REALIZACJI PAMIĘCI

PAO 6 ... 9-47 2. Ciastoń W,, Michalski M.

PROCES TWORZENIA FERRYTU Li-Ni-Zn ... 49-75 3« Szczęsny Z,

BLOK NOŚNIKA INFORMACJI PAMIĘCI PAO 6 ... 77-95 4. Synak R.

GENERATOR IMPULSÓW PRĘDOWYCH DO PAMIĘCI OPERA­

CYJNEJ PAO 6 ... 97-116 5. Synak R.

UKŁADY WYBIERANIA ADRESÓW PAMIĘCI OPERACYJNEJ

PAO 6 ... ... 117-135 6 . Jozanis M.

UKŁADY TORU ODCZYTU PAMIĘCI OPERACYJNEJ PAO 6 137-175 7. Świtalski A.

ZESPÓŁ STEROWANIA PAMIĘCI PAO 6 ... 177-190 8 . Zagórny S,

ZASILANIE PAMIĘCI OPERACYJNEJ PAO 6 ... 191-206 9. Ityżko J., Sikorski A.

BADANIA MODELU I PROTOTYPU PAMIĘCI OPERACYJNEJ

PAO 6 ... 207-245 10. Dańda J., Furman H.

TESTER MOPS 4 DO KONTROLI RDZENIOWYCH PAMIĘCI

OPERACYJNYCH ... 247-260 AUTORZY ARTYKUŁÓW ZAMIESZCZONYCH W ZESZYCIE 3

"PRAC I M M " ... 261-265 Uwaga. Po każdym artykule zamieszczone są streszczenia w języku

rosyjskim i angielskim

■

*

'

■

'

Prace IMM Zeszyt 3

@ 1971.12

681.327.66.042.15

CHARAKTERYSTYKA I SPOSÓB REALIZACJI PAMIĘCI PAO 6 Zdzisław WRZESZCZ

Bohdan WOJTOWICZ Sławomir WOLSZCZAK Janusz RUDZKI Pracę złożono 17.07.1971

Scharakteryzowano zadanie konstrukcyjne dotyczące pamięci operacyjnej PAO 6. W tym celu omówiono problematykę układów elektronicznych, organizacji funkcjonalnej oraz konstrukcji nośnej. Punkt wyjś­

ciowy stanowiły wymagania odnośnie parametrów pa­

mięci oraz jej struktura.

SPIS TREŚCI

1 . W S T Ę P ... 1 0

2. CHARAKTERYSTYKA ZADANIA ... 1 0 3 . OMÓWIENIE WYMAGAŃ - ZARYS STRUKTURY PROJEKTOWANEJ PAMIĘCI . 1 2

4. PRZESŁANKI PROJEKTOWANIA UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH ... 17 5. ETAPY OPRACOWANIA UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH ... 2 3 6 . ORGANIZACJA FUNKCJONALNA PAMIĘCI ... 2 5

7. DZIAŁANIE UKŁADÓW FUNKCJONALNYCH... 3 0 8 . WYBÓR ROZWIĄZANIA KONSTRUKCJI NOŚNEJ ... 3 5

9. SKŁADOWE KONSTRUKCJI NOŚNEJ WRAZ Z OKABLOWANIEM I WENTYLACJĄ 3 9

1 0 . Z A K O Ń C Z E N I E ... 44

Literatura ... 44

- 10 -

1. WSTĘP

Artykuł opisuje zadanie konstrukcyjne dotyczące pamięci operacyjnej PAO 6 . Zadanie to realizowano w Zakładzie Pamię­

ci Wewnętrznych z udziałem Zakładu Konstrukcyjnego oraz Za­

kładu Teohnologii Speojalnych IMM, w okresie od połowy 1967 do końca I kwartału 1969 roku.

Pamięć operacyjna PAO 6 nie była pierwszym tego typu urzą­

dzeniem opracowanym w kraju. Jednak istniejące wówczas pamię­

ci nie odpowiadały wymagmiom nowoczesnych maszyn cyfrowych ze względu na czas cyklu, zakres temperatur pracy i inne pa­

rametry. Nowa pamięć oechuje się znacznie wyższą jakośoią.

W artykule zamieszczono charakterystykę merytoryczną zada­

nia wraz z omówieniem wymagań, opisano metodę stosowaną w rozwiązywaniu jednego z najtrudniejszych problemów zadania:

opracowania zespołu układów elektronicznych; opisano też or­

ganizację logiczną pamięci oraz jej konstrukcję nośną. Poru­

szone zagadnienia ogólne dotyczą całości pracy i umożliwiają konfrontację zamierzeń projektu z uzyskanymi rezultatami.

2. CHARAKTERYSTYKA ZADANIA

Pamięć operacyjna stanowi jeden z najbardziej istotnych członów maszyny cyfrowej, a główne parametry pamięci - czas cyklu oraz pojemność informacyjna - wpływają w sposób zasad­

niczy na zdolnośb obliczeniową systemu cyfrowego. W do­

borze wymienionych parametrów napotykany liczne ogranicze­

nia w postaci wymiarów geometrycznych, ciężaru, kosztu i in­

nych. Na podkreślenie zasługują wymiary geometryczne urządze­

nia. Nadmierne gabaryty pamięci, będąc W znacznej mierze kon­

sekwencją przyjętej wartości pojemności informacyjnej, są nie­

korzystne zarówno ze względu na zmniejszenie szybkości dzia­

łania urządzenia jak też ze względu na inne cechy - mniejszą podatność w produkcji i eksploatacji.

- 11 -

Wymienione wyżej parametry /czas cyklu, pojemność inform., gabaryty/ użyto do określenia nowego wskaźnika umożliwiające­

go scharakteryzowanie jakości konstrukcji.

Parametr ten określono następująco:

pojemność informacyjna w bitach X = ... ...

czas cyklu w nanosekundach

Wartości liczbowe pojemności informacyjnej oraz czas cyklu odnoszą się do modułu^* pamięci.

W przypadku pamięci PAO 6 7t = 410. Wartość ta jest o rząd większa niż w dotychczasowych krajowych konstrukcjach, np.

pamięć do maszyny cyfrowej ZAM3 - łf = 1 0 , pamięć do maszyny cyfrowej ZAM41 - yt = 20.

Należy także wymienić podobne rozwiązania firm zachodnio­

europejskich:

pamięć RAB4 firny Plessey - V. = 410, pamięć "D" firny Mullard - łf = 213.

Z powyższego wynika, że mimo zasadniczych braków w liście elektronicznych podzespołów na rynku krajowym /w okresie roz­

poczęcia projektu/, zdecydowano się na konstrukcję urządzenia w pełni nowoczesnego.

Zakres prac projektowych wykonanych w trakoie realizaoji pamięci przedstawiono na rysunku 1 .

Całość zadania składa się z dwóch grup prao, z których pierwsza, zasadnicza posiada układ odpowiadający funkcjonal­

nej strukturze pamięci. Diagram pokazuje także jak "głęboko sięgały opracowania w przypadku każdego zespołu tej grupy. Po-

* Pojęcie modułu Istnieje w dziedzinie konstrukcji maszyn cyfrowych już od wielu lat. Podział maszyny na osobne /w sensie fizycznym/ mo­

duły podyktowany był zarówno względami technologii produkcji jak też eksploatacji. Wysokość modułu nie przekracza zazwyczaj wzrostu czło­

wieka, zaś szerokość i głębokość jest odpowiednio proporcjonalna do wysokości.

- 12 -

dobnie przedstawia się sprawa w grupie II, która obejmuje niezbędne urządzenia pomiarowe. Użyte na rysunku 1 symbole mają następujące znaczenie:

SKP - stanowisko pomiarowe do kontroli pakietów elektro­

nicznych; urządzenie to jest niezbędne na etapie produkcji pamięci,

MAT 1 - stanowisko pomiarowe do kontroli płatów pamięcio­

wych; urządzenie ma charakter laboratoryjny i by­

ło używane na etapie opracowania prototypu oraz we wstępnej fazie produkcji płatów,

KARO 1 - urządzenie kontrolno-pomiarowe do płatów i bloków nośnika informacji; urządzenie to jest przezna­

czone głównie do kontroli produkoyjnej, jest w znacznej mierze zautomatyzowane i bardziej precy­

zyjne w działaniu niż urządzenie MAT 1,

ASPAR 3~ automat przeznaczony do selekcji rdzeni ferryto­

wych w warunkach produkcyjnych,

MOPS 4 - urządzenie do kontroli działania pamięci, niezbęd­

ne zarówno na etapie opracowania jak też produk­

cji pamięci.

3. OMÓWIENIE WYMAGAĆ - ZARYS STRUKTURY PROJEKTOWANEJ RA—

MIĘCI

Punktem wyjściowym do projektu były wymagania techniczne.

Z treści wymagań wynika, że projektowane urządzenie powinno posiadać następujące cechy funkcjonalne:

1 . mikrooperacje pamięciowe:

- odozyt/regeneracja, - kasowanie/zapis, - odczyt/stop, - stop/zapis.

- 13 -

ZADANIE KONSTRUKCYJNE

PAO 6

I grupa prac - URZĄDZENIE PAMIĘCIOWE

p a k i e t y

NOŚNIK

INFORMACJI

M ASA f e r r y t o w a

ROZĘ A FERRY- TPWY P L A T Y

8LO K

Z A S IL A N IE

U K Ł A D Y

P O D Z E SP O tY

KONSTRUKCJA N O Ś N A

S K P MAT 1

M O D E L UCHWYTU

P tA T U

II grupa prac

U M M E N I A

KONTROLNO- PÛM/ARÛW E

K A R O 1

U K Ł A D Y ELEKTRONICZ­

NE P O D Z E S P O t Y ELE K T R O N IC Z ­

NE

UCHWYT P Ł A T U

A S P A f ? i

U K Ł A D Y ELEKTRONICZ­

NE P O D Z E SP O Ł Y ELEKT RO N ICZ-

NE

ELEM EN TY MECHANICZ­

NE P O D A J N IK

R D Z E N I

M O P S 4

Rys. 1. Diagram zadania konstrukcyjnego pn. PAO 6

- 14 -

2 . pojemność informacyjna powinna wynosić 1 6 .584 słów 25-bi- towyoh;

3 . czas cyklu pamięci powinien być mniejszy niż 2 ps, a czas dostępu do informacji mniejszy niż 1 jus;

4. pamięć powinna stanowić niezależną jednostkę konstrukcyj­

ną, posiadającą własne zasilanie i wentylację;

5 . pamięć powinna mieć zdolność przechowywania informacji mi­

mo wyłączenia źródeł zasilania;

6 . pamięć powinna działać niezawodnie w szerokim zakresie tem­

peratury otoczenia.

Z powyższych wymagań wynika, źe projektowana pamięć nie mo­

że mieć nośnika ruchomego /pamięoi bębnowe, taśmowe, dyskowe itp./ - taki typ pamięci nie spełni wymagania trzeciego. Moż­

na natomiast wskazać wiele rodzajów pamięci z nośnikiem nie­

ruchomym, które posiadają cechy pozwalające spełnić pojedyn­

cze punkty lub nawet całość postawionyoh wymagań, np. pamięci na cienkich warstwach magnetycznyoh, pamięoi kriogeniozne, pa­

mięci ferrytowe i inne. Przy wyborze wzięto jednak dodatkowo pod uwagę "dojrzałość" danego rodzaju konstrukcji. Zdecydowa­

liśmy, że pierwsze w kraju rozwiązanie pamięoi, której war- tość parametru wynosi setki bitów/ns, powinno posiadać zarówno ugruntowane podstawy technologiczne, jak też perspek­

tywę rozwoju. Właściwości takie posiada pamięć ferrytowa, tj.

taka, której blok nośnika informacji zawiera jako elementy pamiętające pierścieniowe rdzenie o prostokątnej pętli histe- rezy [4] . Jak pisze J. Rajchman Q8] , pamięć ferrytowa jest rozwiązaniem prawie idealnym. Wynika to zarówno z właściwości funkcjonalnych elementu ferrytowego /samoadresowanie, łatwe pobudzanie, dobry sygnał odpowiedzi/, jak również z racji du­

żej podatności technologicznej. Na osobne podkreślenie zasłu­

guje wysoka niezawodność działania. Z powyższyoh względów pa­

mięć ferrytowa w ostatnim dziesięcioleciu stała się rozwiąza­

niem wzorcowym w skali światowej.

- 15 -

Po rozpatrzeniu zalet i wad różnych organizacji pamięci wybrano organizację typu JWti, tj. pamięć koincydencyjną z ozteroprzewodowymi płatami pamięciowymi. Jak wiadomo, taka organizacja pozwala stosować mniejszą liczbę układów wybiera­

jących niż np. organizacja typu 2D. Doświadczenie zespołu kon­

struktorskiego zdobyte z zakończonyoh niedawno prac nad kon­

strukcją pamięci organizacji liniowej wskazuje także na prze­

wagę konstrukcji typu JD nad konstrukoją typu 2D. Pojawił się jednak ostatnio nowy typ organizacji pamięci: 2 ^ D (_>] • Jej zalety powinny ujawnić się, zdaniem wielu autorów, m.in. w obni- żonyoh kosztaoh wytwarzania bloku nośnika informacji ze wzglę­

du na mniejszą liczbę przewodów przewlekanych przez rdzeń. Wa­

dy takiej pamięci, to wyższa liczba podzespołów elektronicz­

nych niż w pamięci JD, większa moc tracona w układach elektro­

niki, co w wyniku może pogorszyć niezawodność.

Ponieważ oeohy elektroniki przemawiały na korzyść pamięci 3D, należało rozpatrzyć zagadnienia związane z wytwarzaniem bloków nośnika informacji, w szczególności określić pracochłon­

ność uzwajania płatu typu 3D. W wyniku takiego oszacowania okazało się, że pracochłonność ta jest znaczna, chooiaż możli­

we jest uzyskanie rozsądnych proporoji pomiędzy pracochłonnoś­

cią wykonywania płatu 3D a pracochłonnością wykonywania innych podzespołów pamięoiowych o zbliżonym stopniu skomplikowania.

Celem wyciągnięcia jednoznaoznych wniosków istotne jest \ o- równanie pełnych kosztów wytwarzania bloków obu typów. Takie­

go porównania jednak nie udało się dokonać /w momencie tworze­

nia koncepcji konstrukcji pamięci/ ze względu na brak dosta- -i teoznyoh danyoh konstrukoyjno-teohnologicznyoh o płacie 2 D.

Wiadomo natomiast było, że trudności technologiczne płatu 'i

2 £ D nie ograniczają się do procesu uzwajania - zawierają więcej elementów.

W wyniku rozważenia oech elektroniki i bloków nośnika inror- macji obu systemów wybrano system 3D.

Czas pokazał, że decyzja nasza była w pełni słuszna: płaty

"1

pamięoiowe typu 2 j D, mimo mniejszej liczby uzwojeń, cechuje

- 16

bardziej skomplikowana konstrukcja i technologia. Te względy -i

prawdopodobnie zadecydowały o wyższej cenie bloku 2 •£ D z rdzeniami o średnicy 0 ,8 mm; w roku 1968 oena bloku typu

A

2 j D firmy Plessey była około 50% wyższa niż jego odpowied­

nika typu 3D.

Przy wyborze organizacji samego płatu uwzględniono:

• wymagania dotyczące dużej niezawodności działania pamięci,

• konieczność stosowania minimalnie możliwej liczby typów ele­

mentów półprzewodnikowych i w miarę prostych rozwiązań ukła­

dów elektronicznych.

Wobec powyższego postanowiono:

0 zastosować osobny przewód odczytu i zakazu, tj. przez rdzeń będą przechodzić cztery przewody /4 W/,

• płat będzie miał łączną pojemność 16.384 rdzeni, podzieloną na cztery pola po 4.096 rdzeni,

• z każdym polem 4.096 rdzeni będzie związany osobny przewód odczytu i zakazu.

Wybrana struktura płatu daje dużą swobodę dopasowania nie­

zbędnych parametrów układów elektronicznych do parametrów bloku nośnika informacji. Przyjęte rozwiązanie jest także zgodne z zaleceniami standardu 00].

Ze względu na wymaganie 4 zdecydowano, że pamięć będzie wyposażona dodatkowo w rejestry adresu, rejestry informacji

oraz własny zespół zasilania.

Na rys. 2 przedstawiono sohemat organizacji całej pamięci PAO 6 . W jej skład wohodzą:

• blok nośnika informacji,

• układy adresowe,

• układy informacji,

17 -

• układy sterowania, e rejestry,

• zespół zasilania.

4. PRZESŁANKI PROJEKTOWANIA UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Punktem wyjściowym wstępnej syntezy pamięci ferrytowej jest element nośnika informacji - rdzeń ferrytowy - on Dowiem decy­

duje o wrażliwości urządzenia na temperaturę otoczenia /nieza­

wodność działania/ oraz o szybkości działania.

Dopuszczalny zakres temperatur pracy rdzeni w pamięciach koincydencyjnych określony jest wartością temperaturowego współozynnika prądu łamiącego 1^ [10] oraz wartością tempera­

turowego współczynnika sygnału dy^. Szczególnie współczynnik prądu łamiącego /C^/ jest dohrą miarą wpływu temperatury na

zmianę siły koeroji. Wielkość tego wpływu zależy od składu ma­

sy ferrytowej, z której rdzeń jest wyprasowany. Wartości współczynnika mogą zawierać się w granioach

od a 0,2 /°C] dla ferrytu litowego do Cb =; 0,9 [ % /°C] dla ferrytu

Dla pamięci PAO 6 przyjęliśmy, że przedział temperatury pracy elementu powinien wynosić 0° *• +75°C /podczas gdy prze­

dział temperatury pracy urządzenia wynosi +10° r 40°C/ a współ­

czynnik temperaturowy [3] prądu łamiącego powinien wtedy być mniejszy niż

( h (°c) " xb (75°C)) : 1^ (25°C)

i --- 0,5 [%/°c] /2/

75°C - 0°C

Charakterystykę przełączania rdzenia ferrytowego można opisać zależnością [2]

Hęjicia

Odrwo*. (jKtA DY ADRESOWE UKŁADY STEROWANIA

Uo u p m ia m <£*ew*, pamnifto <6uody adnsom X.

U tjŁcia i u tjjiaa ir&rmocj!

BLOKI NOŚNIKA INFORMACJI

UKŁADY INFORMACJI

Uefida

Ster/Mania

Bys. 2. Schemat funkcjonalny PAO 6

- 19 -

gdzie: tg - czas przełączania rdzenia ferrytowego, Sw - stała przełączania,

Ijj - prąd pobudzania rdzenia,

Ic - prąd startu związany z prądem łamiąoym [11] , Dśr “ ^re<iri^a wartość średnicy pierścienia.

Jeśli skorzystamy dodatkowo z empirycznej zależności [2]

To = ( 5 “ 4) • t e [>s] /4 /

gdzie Tc - czas trwania cyklu, to podstawiająo wartość oyklu TQ « 2 jjs określimy niezbędny średni ozas przełączania rdze­

nia ts , a następnie z zależnośoi /3/ - średnicę rdzenia.

Biorąc dodatkowo pod uwagę obliczony współczynnik C^, dokona­

no wyboru grupy rdzeni, które spełniają nasze wymagania. Nale­

żą do tej grupy takie typy rdzeni, jak np.:

rdzeń typu 6F3 firmy PHILIPS,

" " Fx2763 firmy MULLAHD,

" " 304-07 firmy AMPEX,

" " 270MI firmy RCA

i wiele innych. Są to rdzenie wykonane z litowo-niklowej masy ferrytowej, o wymiarach:

średnioa zewnętrzna - 0 ,8 mm, średnioa wewnętrzna - 0 ,5 mm, wysokość - 0 ,2 mm.

Połówkowy prąd pobudzania tych rdzeni wynosi 360 mA.

Pozostałe parametry:

3ygnał rV1 > 42 mV,

sygnał wVz * 8 mV,

ozas szozytu tp = 0,26 jjb,

czas trwania t = 0 ,5 ps.

współczynnik zakłócania 0,61,

czas narastania impulsu pobudzania tp = 0 ,1 5 /is.

- 20 -

W krótkim czasie przemysł krajowy podjął produkoję podob­

nych rdzeni, któiyoh typ oznaczono symbolem 2,4 RT-0,8.

Po określeniu parametrów elementów nośnika informaoji przejdziemy z kolei do opisania funkcji układów z nim współ­

pracujących.

Zespół układów elektronicznych pamięci operacyjnej reali­

zuje następujące zadania:

• generuje impulsy prądowe o amplitudzie rzędu 0,5A oraz ma­

łych i kontrolowanych czasach narastania rzędu 100 ns, przy dużej stabilności amplitudy i czasów narastania,

• wysyła impulsy prądowe linii wybierającej o charakterze indukcyjnym, co przy podanej wyżej amplitudzie prądu i cza­

sach narastania stwarza wysokie wymagania odporności napię­

ciowej generatora na jego wyjściu /50 - 70V/,

• wzmacnia małe sygnały różnicowe /JO mV/ o czasie trwania 500 ns w obecnośoi silnych zakłóceń różnioowyoh /300 mV/ na podstawie selekcji czasowej,

• tłumi sygnały symetryczne o znacznej amplitudzie /2V/,

• dyskryminuje sygnał minimalnej jedynki i maksymalnego zera na podstawie selekcji amplitudy,

• generuje precyzyjnie rozmieszczone w czasie względem siebie impulsy sterujące, zapewniające synchronizację współdziała­

nia poszczególnych podzespołów,

0 wykonuje operacje logiczne na sygnałach adresowych, informa­

cyjnych i sterująoo-kontrolnych.

Powyższa lista zadań wskazuje na konieczność stosowania w zespole układów elektronicznych elementów konstrukcyjnych o wymaganiach specjalnych, znacznie przekraczających wymagania stawiane tranzystorom i diodom w układach logicznych, 00 zwiększa udział kosztów ich wdrożenia i oprzyrządowania pro­

- 21 -

dukcji w oenie jednostkowej produktu i utrudnia osiągnięcie opłacalnej produkcji krajowej.

Jedną z naczelnych przesłanek projektowych dla zespołu układów elektronicznych PAO 6 hyło zminimalizowanie liczhy typów specjalizowanych półprzewodnikowych elementów konstruk­

cyjnych. Projektowanie postanowiono oprzeć głównie na elemen­

tach półprzewodnikowych, stanowiących podstawę rozwiązania układów logicznych. Rezygnując ze stosowania specjalnych par tranzystorów w torze odczytu oraz ze stosowania tranzystorów komplementarnych /typu p-n-p/ w układzie odczytu i w układach wybierania, ostatecznie wybrano jedynie dwa elementy konstruk­

cyjne specjalizowane: tranzystor krzemowy średniej mocy BFI 52, przystosowany do pracy przy napięciach rzędu 50 V i prądzie kolektora do 1A oraz diodę krzemową BAX 5^ ° mocy 0,5 W i do­

puszczalnym prądzie 0,5A.

Wyboru elementów biernych dokonano z myślą zapewnienia du­

żej niezawodności finalnemu urządzeniu. Z tego względu zasto­

sowano oporniki metalizowane typu AT i ML oraz kondensatory mikowe zaprasowane typu KSO, a jako blokadę napięć zasilają­

cych kondensatory tantalowe.

Kolejna przesłanka do obrania koncepcji układów i rozwią­

zania zespołu wynikała z analizy ograniczeń technicznych wys­

tępujących w układzie wybierania. Podstawowym ograniczeniem dowolności rozwiązania układu wybierania jest wzajemne powią­

zanie wielkości indukcyjności szyn wybierających, wartości prądu wybierania i jego czasów narastania z napięciową wytrzy­

małością półprzewodników w układach pobudzających i układach wybierania.

Indukcyjność współrzędnej wybierania /X lub Y/ dla jednej ramki o polu 4096 bitów wynosi około 0,5 ^jH. Przy prądzie 320 mA i czasie narastania 100 ns daje to chwilowy spadek na­

pięcia na indukcyjności 25 ramek /słowo zawiera 25 bitów/

około 40 V. Aby zapewnić kontrolę czasu narastania prądu w generatorze, a nie poprzez dobranie odpowiednich parametrów

- 22 -

linii wybierania, ten chwilowy spadek napięcia na indukcyj- nośoi nie może wywoływać wejścia tranzystorów generatora w nasycenie. Napięcie zasilania linii wybierania musi więc być większe od 40 V. Jest to już wartość znaczna, szczególnie dla tranzystorów wielkiej ozęstotliwości.

Realizaoja pełnej pojemności pamięci, a więc 16 K 25 bitów, wymaga bądź zastosowania czterech podbloków /4 x 4K x 25 bi­

tów/, bądź też budowy jednego bloku 16 K 25 bitów ze wspólnym wybieraniem. Przyjęcie drugiej wersji wydłużyłoby oozywiście linie wybierania i przy zachowaniu tych samych napięć wymaga­

łoby zwiększenia czasów narastania i opadania impulsów prądo- wyoh, utrudniając spełnienie wymagania odnośnie szybkośoi pa­

mięci. To z kolei zmusiłoby do stosowania układów logicznych o czasach propagacji rzędu 10 - 15 ns.

W projekcie PAO 6 założono zastosowanie dostępnej podczas wyboru koncepcji pamięci krzemowej teohniki S-50 [13] o cza­

sach propagaoji rzędu 25-30 ns. Zespół układów elektronicz­

nych pamięci przystosowano więc do współpracy z czterema pod- blokami o pojemnośoi 4 K 25 bitów każdy.

Przy wyborze konoepcji układów i sposobu ioh rozwiązania brano pod uwagę przewidywane konkretne warunki realizacji ca­

łości zadania, ze szczególnym uwzględnieniem poziomu zabez­

pieczenia technicznego produkcji.

Podstawowym wymaganiem przy projektowaniu poszczególnych układów elektronicznych było osiągnięcie wysokiej jakościtnie- zawodności układów. Punktem wyjścia do dokonania wstępnego wyboru różnych rozwiązań było określenie grupy parametrów ma­

jących bezpośredni wpływ na niezawodność układów.

Do parametrów tych zaliczamy:

• stopień skomplikowania układu,

• wymagany poziom stabilności elementów konstrukcyjnych,

• liczbę elementów konstrukcyjnych w układzie,

- 23 -

• poziom obciążenia elementów w stosunku do parametrów okreś- lonyoh przez producenta,

• moc strat w układzie.

Przy wyborze różnych wariantów układowych i w toku projek­

towania wybranego układu dążono do minimalizacji wartości po­

wyższych parametrów.

5. ETAPY OPRACOWANIA UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

W niektóiych przypadkaoh wstępny wybór określał 2 lub 3 warianty poszozególnyoh układów. W tych przypadkach projekto­

wano alternatywne rozwiązania i przeprowadzano badania porów­

nawcze, w celu wybrania wariantu najlepszego.

Wybrany ostatecznie wariant układu podlegał szczegółowemu projektowaniu i optymalizaoji na drodze obliczeń i badań la­

boratoryjnych. W projektowaniu stosowano metodę najgorszego przypadku, a w badaniach metodę prób marginesowych.

Kontrola układów była wieloetapowa:

Pierwszy etan - badania laboratoryjne poszozególnyoh ukła­

dów, polegające na sprawdzeniu zgodnośoi układów z założonymi parametrami i na próbach marginesowych napięć zasilania oraz temperatur otoczenia.

Drugi etap - badania pilota zespołu, mające na celu ooenę wzajemnej współpraoy układów w ramaoh zespołu. Chodziło tu zarówno o sprawdzenie postulowanej szybkośoi działania zespo­

łu układów jako całośoi, jak również dokonanie wstępnej oce­

ny odporności układów na zakłócenia w warunkach realizacji przez układy pełnego cyklu pamięciowego.

W badaniach tych blok nośnika informacji symulowano w kil­

ku wariantach:

- 24 -

W pierwszym wariancie był to jeden rdzeń, w którego uzwoje­

nie wtrącone były elementy o stałych skupionych L i C, symu­

lując parametry przewodów wybierania i przewodów zakazu w blo­

ku. W następnej wersji symulacji zrealizowano fragmentaryczny model ramki do oceny sygnałów przeników z uzwojeń zakazu i wy­

bierania na przewód odczytu. W trzeciej wersji symulacji z bloku użyto zespół 128 rdzeni połączonych tak, aby przy odozy-

cie symulować najgorszy przypadek zapisu kombinacji zer i je­

dynek w polu 4096 rdzeni obejmowanych wspólnym uzwojeniem od­

czytu.

Pilot modelu zespołu był poddawany również badaniom tempe­

raturowym i marginesowym napięć zasilających. W toku badań pi­

lota wypracowano zasady okablowania zespołu oraz rozprowadze­

nia napięć zasilających i szyn ziemi.

Trzeci etap - badania układów wykonanych w wersji pakieto­

wej techniką obwodów drukowanych. Były to badania typu i bada­

nia wyrobu na zgodność z odpowiednimi warunkami technicznymi.

Dalsze badania układów przeprowadzono już w ramach badań modelu, a następnie prototypu pamięci.

Wyniki badań układów pilota modelu, a następnie modelu i prototypu pamięci przyniosły pełne potwierdzenie osiągnięoia założonych parametrów,

W toku badań modelu i prototypu pamięci stwierdzono również wysoką niezawodność układów. Wielogodzinne badania i próby, z których część przebiegała w granicznych warunkaoh klimatycz­

nych, nie ujawniły żadnych uszkodzeń w ozasie pracy.

Parametry określające szybkość działania poszczególnych układów podano w tabeli.

- 25 -

Zestawienie parametrów czasowych

L.p. Nazwa układu

Czas trwa­

nia impul­

su ns

Czas włącze­

nia ns

Czas wy­

łącze­

nia ns 1 Rejestr adresu z dekode­

rem adresu 1700 150

2 Układy wybierania /klu­

cze adresowe/ 700 50 80

3 Układy pobudzania /gene­

rator impulsów prądowych/ 600 50 50

4 Układy odozytu 400 100 -

5 Rejestr informacji 1000 100 -

6 Układy zapisu 750 80 50

6 . ORGANIZACJA FUNKCJONALNA PAMIĘCI

Opisane w rozdziale 4 układy elektroniczne można połączyć w następujące grupy funkojonalne:

• układy adresowe,

• układy informacji,

• układy sterowania,

• układy kontroli informacji.

Poprzez te układy informacja z maszyny cyfrowej przesyłana jest do bloku nośnika informacji i wyprowadzana na zewnątrz.

Chwilę rozpoczęcia każdej mikrooperacji i jej rodzaj okreś­

lają impulsy podane na jedno z wejść s1 -f s4H układu sterowa­

nia /rys. 3/. Znaczenie funkcjonalne tych impulsów jest nastę­

pujące:

K

V artykule wprowadzono jednakowe oznaczenia dla przebiegów impulso­

wych, dla wejść lub wyjść z pamięci, na których te przebiegi wystę­

pują oraz dla realizowanych mikrooperacji.

- 26 -

s1 - odczyt/regeneracja s3 - kasowanie/zapis s2 - odczyt/stop s4 - stop/zapis

Mikrooperacje s2 i s4 są wzajemnie uzależnione i mogą być realizowane tylko w podanej kolejnośoi. Układ sterowania wy­

konuje operacje logiczne sumy, iloczynu i opóźnienia na impul­

sach sterujących s1 7 s4 i generuje szereg wewnętrznych pomoc­

niczych impulsów sterująoyoh poszczególnymi fazami wykonywa­

nych mikrooperaoji.

Zależności funkcjonalne tych impulsów od sygnałów podawa­

nych na odpowiednie wejścia pamięci są następujące:

z = s1 + s2 + s3 + s4 - zerowanie rejestru informacji M = s3 + s4 - zezwolenie na wpisanie do re­

jestru nowej informacji z maszy­

ny cyfrowej

A = s1 + s2 + s3 - zezwolenie na wpisanie nowego adresu do rejestru adresowego D - argument określający czas włączania źródła prądów adreso­

wych /indeks o - faza odczytu, indeks z - faza zapisu/

DQ = s1 + s2 + s3 D = s1 + s2 + s3 + s4Z

E - argument określający czas włączania kluczy adresowych E Q = s1 + s2 + s3

E z = s1 + s2 + s3 + s4

G - argument określający czas włączenia kluczy zakazu przy zapisie lub regeneracji. Cyfra przed symbolem tego impul­

su oznacza numer odpowiedniego podbloku nośnika informa­

cji ________

1G = (s1 + s2 + s3 + s 4 ) , (r12 + r13) 2G = (s1 + s2 + s3 + s4 ) . (r12 + r13)

- 27 -

JG = (s1 + s2 + s3 + s4) . (r12 + r1j) 4G = (s1 + s2 + s3 + s4) . (r12 + rl?) gdzie r - impulsy wejściowe rejestru adresu

C - dodatkowy argument określający czas włączenia kluczy za­

kazu przy pracy z tzw« PWD /"post write disturb"/. Cyfra przed symbolem tego impulsu oznaoza numer odpowiedniego podbloku nośnika informacji

Pod względem logicznym impulsy te są analogicznie genero­

wane jak impulsy sterujące 1G 4G. Różnią się od nich je­

dynie parametrami ozasowymi.

F - strobowanie sygnału odozytu.

Cyfra przed symbolem tego impulsu oznacza numer odpowied­

niego podbloku nośnika informacji 1F = (s1 + s2 + sj) • (r12 + r13) 2F = (s1 + s2 + s3) • (r12 + r13) 3F = (s1 + s2 + s3) » (r12 + r13) 4F = (s1 + s2 + s3) • (r12 + r13)

Układy adresowe wykonują operaoję dekodowania stanów poda­

nych na wejśoia rO ■? r1 3 * W rezultaoie włączone zostają klu­

cze adresowe jednego z 64 wierszy X i jednej z 64 kolumn Y jednego z 4 podbloków nośnika informacji. W ten sposób przy­

gotowane zostają obwody prądowe słowa, na którym ma być wyko­

nana mikrooperacja pamięciowa. Pod wpływem prądów wzbudzają­

cych wybrany wiersz i kolumnę odpowiedniego podbloku nośnika informacji następuje przełączenie rdzeni pamięciowych, w któ- ryoh uprzednio zapisana była "1". Na wyjściu uzwojeń odozytu pojawiają się odpowiedzi rdzeni pamięciowych w postaci uży- tecznyoh sygnałów napięciowych oraz zakłóceń. Doprowadzone są one na wejśoie przedwzmaoniaozy odozytu Y P układów informa­

cji. Przy odczycie układy informaoji wzmacniają sygnały odozy­

tu do poziomu standardowego i wprowadzają odczytaną informację na wyjścia yo ■? y24. Przy zapisie układy te zamieniają sygna­

ły standardowe podawane na wejścia iO 4 i24 na impulsy prądu zakazu.

- 28

O)

X U D 1

d)

a, Ol

9)

u-a^tig

— H

j) k)

u-ku-a a

~ C )— ^

h)

3 :

i)

O t)

mKio —

S T R 0 6

)

)

_ Y L i r ^ r r r

R ys. 3« Symbole układów elektronicznych

a/ inwerter S50-I; b/ przerzutnik; c/ inwerter mocy;

d/ układ opóźnienia S50-0; e/ dekoder trójkowo-óseako- wy typu YD; f/ klucz adresowy typu YK; g/ odbiornik li­

nii /klucz szybki/ typu YS; h/ klucz zakazu typu YZ;

i/ generator prądowy typu YG; j/ przedwzmacniacz odczy­

tu typu YP; k/ wzmacniacz odczytu typu YO; 1/ nadajnik linii typu YH; 1/ elektromagnetyczna linia opóźniająca typu YL

O Ql Qt «3 44 Q5 06 67 0.6 OS 10 U V 13 1,4 1 f 16 17 U ¡9 2F [ jti]

- 29 -

st,s2,si A h

4

Do Sypwl.odaytu

iMócenie

F Hi Z

M h

£z

&

Azy mikrooperac/i s/ nie uystępu/ą tmpu/sy Ff, l\

s2 -J— — „ -I- | Ff, i¿, FZ,DZ , G, C s3 -|— — U 4— — f, t/i

s4 z

FI

‘i Oz Oz G

C

Rys. 4. Harmonogram impulsów pamięci

- 30 -

Wymienione układy są pokazane w postaci sohematu blokowe­

go na rysunku 3 *

Dla lepszego zobrazowania zależności funkcjonalnych między przebiegami impulsowymi podany został harmonogram działania pamięci dla poszczególnych rodzajów mikrooperacji /rys. 5 /»

Przedstawia on optymalne położenia ozasowe, szerokości i przer­

wy między impulsami sterującymi, adresowymi i informacyjnymi.

S50-P S50-I 550-1

By*. 5. Ogniwo rejestru adresowego

7. DZIAŁANIE UKŁADÓW FUNKCJONALNYCH

W rozdziale poprzednim omówiono funkcjonowanie pamięoi ja­

ko całośoi. W tym oelu zwrócono uwagę na impulsy przyohodząoe do pamięoi, wykonywane w wyniku tego operacje pamięciowe oraz wydawane przez pamięć impulsy wyjściowe.

W niniejszym rozdziale ohcemy opisać działanie poszczegól­

nych ozęśoi sohematu - układów funkcjonalnyoh, odpowiedzial­

nych za wykonywanie operacji pamięciowych.

Układy adresowe. Na wejśoiu układów adresowych wprowadzo­

no rejestr 14 pozycyjny dla bitów adresu oznaczonyoh <cO - r13» Schemat logiczny pojedynczego ogniwa adresowego podano na rys. 6 .

» 31 -

Bys. 6. Fragment układu adresowego wybierającego wiersze X

Stan takiego rejestru można dowolnie zmieniać z wejść adre- sowyoh r^ lub a it ale tylko w czasie występowania impulsu ste- rująoego A, zezwalającego na wpisanie.

Zawartość rejestru utrzymuje się niezmieniona w czasie oa- łego cyklu pamięci. Wyjścia rejestru adresowego od rO do r11 doprowadzone są do 4 dekoderów trójkowo-ósemkowych typu YD.

Wyjśoia dekoderów stanowią jeden z argumentów iloczynu wejś­

ciowego odpowiednich kluczy adresowych typu Y K wszystkioh ozte- reoh bloków nośnika informacji. Bity adresu r12 4 r13 są od­

- 32 -

dzielni© dekodowane w dekoderze dwójkowo-czwórkowym i stano­

wią argumenty iloozynów decydujących o numerze "bloku nośnika informacji, którego mikrooperacja dotyczy. Układ sterowania generuje odppwiednie impulsy, które sterują układami elektro­

nicznymi pamięci.

Fragment układu adresowego od dekoderów do bloku nośnika przedstawia rys. 7. Dotyczy on wierszy X. Górny dekoder YD na tym rysunku wybiera klucz adresowy pierwszego wiersza Xo, a dolny dekoder - klucz adresowy pierwszej grupy ośmiu wier­

szy x0_r>* Analogiozny układ adresowy istnieje w pamięci dla kolumn Y .

Układy adresowe na podstawie stanów wejść adresowych wy­

bierają w bloku nośnika informacji numer słowa, na którym ma być wykonana mikrooperacja.

Układy informacji. Rozszerzony sohemat logiczny układów informacji dla jednego bitu podano na rys. 8 . Przedstawia on ogniwo rejestru informaoji, kluoze zakazu YZ, oporniki wyko­

rzystywane jako elementy stabilizacji amplitudy impulsów prą­

du zakazu i transformatory typu "balun" dla ograniczenia za­

kłóceń, przedwzmacniaoze Y P i wzmacniacze odczytu YO. Informa­

cja wejściowa z maszyny wprowadzana jest do ogniwa rejestru w koincydencji z inęułsem sterująoym M. Po wpisaniu informacji do rejestru, stan wejściowych szyn informacyjnych nie ma już wpływu na praoę pamięci.

Do przerzutnika rejestru informacji można również wprowa­

dzić informaoję pobraną z pamięci poprzez wzmacniacz odozytu YO, Tuż przed wpisaniem do rejestru przerzutnik zawsze zerowa­

ny jest impulsem sterującym Z. Jednocześnie stan przerzutnika rejestru informacji jest jednym z argumentów iloczynów wejś- oiowych kluczy zakazu YZ. Drugim argumentem jest jeden z im­

pulsów sterująoyoh 1G ■? 4G w zależności od numeru bloku noś­

nika informaoji, którego adres dotyczył. Sygnały odozytu z po­

szczególnych podbloków o pojemności 4096 słów po wzmoonieniu wstępnym przez przedwzmaoniaoze Y P podawane są na wspólny

¿Jbtajeria odczytu /'zakazu i-feyo 6/tu

bhk 1

blok 2

blok 3

550-k 550-<VS

UaZ T B T Ad.r

Rya« 7« Schemat układów informacji dla jednego bitu

- 3* -

wzmacniacz odozytu YO. Impulsy sterujące -1C ? 4C umożliwia­

ją po skończonej mikrooperacji posłanie krótkiego impulsu prą­

du przez uzwojenie zakazu. Powoduje on ujednolicenie stanów magnetycznyoh rdzeni pamięciowyoh, co w efekcie daje zmniej­

szenie zakłóceń różnicowych drugiego rzędu. W literaturze za­

chodniej impulsy takie noszą nazwę "post write disturb" lub w skrócie FWD.

Rys. 8, Szafa paaięci operacyjnej PAO 6

Układy sterowania. Działanie tych układów jest opisane w pracy [12]). Pewne informacje o budowie układów sterowania wynikają także ze schematu funkcjonalnego zawartego na rysun­

ku 2 .

Układy kontroli informacji. Pamięć wyposażono w układy kon­

troli nieparzystości przechowywanej informacji. Składają się one.z szeregu członów różnicy symetrycznej dołączonyoh do wyjść rejestru informacji wszystkich bitów. Bez układów kon­

troli nieparzystości informacji pamięć może pracować jako 25 bitowa.

- 35 -

Z układami kontroli pamięć zawiera 24 bity czynne yO f y23, a stan bitu kontrolnego y24 reprezentuje informację uzupełniają­

cą ilość jedynek w słowie do liczby nieparzystej,

W pamięci PAO 6 przyjęto następujący sposób korzystania z układów kontroli. Przy zapisie na podstawie stanów wejść in­

formacji iO 4 123 generowany jest przez układ kontroli sygnał nieparzystości i zapisywany pod aktualny adres. Przy odczyoie kontrolowana jest nieparzystość liczby jedynek na wszystkich 25 wyjściach informacji. Sygnał nieparzystości nie jest jed­

nak podawany na zewnątrz. Drugi możliwy sposób wykorzystania układów kontroli polega na tym, że pamięć przyjmuje słowa 24 bitowe, dorabia bit nieparzystości i dostarcza na zewnątrz

słowa 25 bitowe. Wariant ten jest szczególnie użyteczny tam, gdzie wymagana jest kontrola przesyłania informacji, np. przy współpracy z pamięciami pomocniczymi. Wreśzoie trzeci wariant umożliwia wprowadzenie do pamięci słów 25 bitowyoh zawierają­

cych już bit kontroli nieparzystości. Przy mikrooperaoji za­

pisu, słowa te są zapisywane bez sprawdzenia. Przy mikroope- raoji odczytu kontrolują się nieparzystość i jej wynik wypro­

wadza na zewnątrz.

8 . WTBÓR R0ZWI4ZANIA KONSTBUKCJI NOŚNEJ

Realizując konstrukcję nośną pamięoi brano pod uwagę jej zwartość, łatwy dostęp, wygodę w eksploatacji, zapewnienie unifikacji i typowości zespołów występujących w większych ilośoiaoh.

Takie podejście do konstrukoji urządzenia umożliwia produk­

cję poszozególnyoh podzespołów na magazyn przez wyspecjalizo­

wane zakłady lub działy danego zakładu, które dzięki specjali­

zacji zapewnić mogą zastosowanie w produkcji właściwego oprzy­

rządowania, aparatury pomiarowej, a tym samym zagwarantować dobrą jakość produkowanyoh zespołów, a tym samym zagwaranto­

wać dobrą jakość produkowanych zespołów i uzyskiwać lepsze wskaźniki ekonomiczne produkcji.

Uwagi powyższe dotyczą w szczególności bloków ferrytowych, zasilaczy i pakietów na obwodach drukowanych.

- 36 -

Zespoły elektroniki zdecydowano zbudować w tzw. wersji pa­

kietowej. Elementy elektroniczne monto',/ane są na płytkach z obwodem drukowanym. Każda z płytek wpółpraouje ze złąozem, którego końcówki umożliwiają drogą rablowania połąozenie, elek­

tryczne pakietów w jeden zespół funkcjonalny.. Pakiety, złącza i okablowanie łąoznie z konstrukcją nośną tworzą zwartą kons­

trukcyjnie całość, tak zwaną ramę. Rama jest umocowana i zamk­

nięta w szafie pamięci. Ramę zaopatrzono w listwy z kołkami służącymi do podłączenia zewnętrznych przewodów funkojonałnyoh i zasilania.

Podstawowym wymaganiem rzutującym na rozmieszczenie zespo­

łów była określona wysokość szafy, która miała wynosić około 1650 mm. Drugim istotnym warunkiem były pozostałe wymiary sza­

fy, takie jak szerokość i głębokość. Te dwa parametry, pier­

wotnie nie sprecyzowane, zostały określone w projektowaniu ja­

ko kompromis pomiędzy objętością wewnętrzną szafy /możliwość zmieszczenia zespołów/, proporojami geometryoznymi i statecz­

nością. W wyniku przeprowadzonej analizy zdecydowano się na przyjęcie gabarytów szafy, w której zmieszczą się 2 jednostki pamięci o pojemności łącznej 32 K słów.

Zbudowanie szafy przeznaczonej do umieszczenia 1 jednostki pamięci dawało w efekoie szafę bardzo wąską /wysmukłą/ i nie­

stateczną na boki lub szafę bardzo płytką, niestateczną do przodu i tyłu.

Celem zapewnienia możliwości posiadania podmodułu o pooem- ności 16 K słów, tzn. umieszozenia w przyjętej szafie 1 jed­

nostki pamięci, szafę podzielono w płaszczyźnie pionowej na dwie równe części! przednią i tylną /rys, 9/»

Każda z jednostek pamięci jest tak rozwiązana, że zajmuje jedną połowę szafy, przy czym konstrukcja obu jednostek jest identyczna, stanowi tylko lustrzane odbicie.

Tym sposobem możemy posiadać moduł pamięci o pojemności 32 K słów - obie jednostki wbudowane, oraz moduł o pojemnoś­

- 57 -

ci 16 K słów - wbudowana jedna jednostka z dowolnej strony szafy. W tym ostatnim przypadku pozostałe miejsce jest niewy­

korzystane lub można je przeznaozyć na umieszczenie dowolne­

go bloku funkcjonalnego.

rama

Jednym z najistotniejszych wymagań przy rozmieszozeniu zes­

połów elektroniki wewnątrz ramy było spełnienie warunku połą­

czenia bloków ferrytowych z pakietami elektroniki możliwie krótkimi przewodami. V/ tym celu bloki pamięci postanowiono usytuować centralnie w ramie i otoozyó je pakietami elektro­

niki /rys. 10/.

Zasilaoz umieszczono nad ramą. Pogarsza to stateczność konstrukcji lecz eliminuje wpływ działania ciepłego powie­

trza ogrzanego w zasilaczu na układy elektroniki w ramie oraz poprawia nieco przepływ powietrza chłodzącego przez ramę. Z punktu widzenia eksploatacji umieszczenie zasilacza .u góry utrudnia jego wkładanie /dosyć znaczny ciężar na wysokości około 14-00 mm/, lecz jednocześnie zapewnia łatwość obsługi i

- 38 -

regulacji. Przyjęte rozwiązanie powoduje umieszczenie ramy u dołu, co utrudnia trochę dostęp do pakietów umieszczonych w dolnej partii ramy. Biorąc jednak pod uwagę prostotę wyjmowa­

nia i wkładania pakietów nie należy zbytnio przeoeniaó trud- nośoi w eksploatacji wynikających z tego powodu.

Rys. 10. Rosmieszczenią zespołów w szafie PAO 6

Wentylaoję umieszozono u dołu szafy pod ramą, stwarzając w ten sposób system podmuchu. System taki wytwarza w całym wnętrzu szafy nadciśnienie, a tym samym zabezpiecza przed do­

stawaniem się kurzu do wnętrza przez wszystkie nieszczelnoś­

ci. Umieszczenie wentylacji u dołu pozwoliło równocześnie le­

piej wykorzystać przestrzeń i w prostszy sposób rozwiązać fil­

try powietrza. Wentylaaja w tym usytuowaniu zajęła część prze­

strzeni dolnej przeznaczonej na kable, gdyż w przypadku umiesz­

czenia wentylacji u góiy przestrzeń nie byłaby w pełni wyko­

rzystana.

Końcowe rozmieszczenie zespołów pokazano na rys. 11.

- 59 -

9. SKŁADOWE KONSTRUKCJI NOŚNEJ WRAZ Z OKABLOWANIEM I WENTY- LACJ4

Opiszemy zasadnioze fragmenty konstrukcji nośnej, co poz­

woli ocenić bliżej przyjęte rozwiązania konstrukcyjne.

Pakiety. Wszystkie pakiety występująoe w pamięci PAO 6 , zarówno wykorzystane z opraoowanej w IMM teohniki krzemowej S-50 jak i pakiety specjalne, opracowane wyłącznie dla PAO 6 , zostały zrealizowane na podstawie jednego standardowego roz­

wiązania meohanicznego /rys, 12/. Użyta do montażu płytka pa­

kietu wykonana jest z laminatu szklano-epoksydowego o gruboś­

ci 1 ,5 mm foliowanego jednostronnie miedzią o grubości folii ,55 /ua.

Wymiary nominalne płytki wynoszą: 126 mm x 160 mm.

Płytka zaopatrzona jest wzdłuż boku o długości 126 mm w Styki kontaktowe w liczbie J2 , przeznaczone do współpracy ze

Błąozem krawędziowym.

- 40 -

Stylci wykonane są w postaci lamę lek /skuwek/ nakładanych na koniec płytki i wlutowywanych w obwód drukowany. Rozwią­

zanie to przeznaczone jest do współpracy ze złączem krajowym typu LDB-2, posiadającym podziałkę styków 3,75 mm.

Przewidziano także drugi wariant rozwiązania ze stykami wy­

konanymi bezpośrednio na płytce /styki wytrawione w folii mie­

dzianej/ przeznaczony do współpracy ze złąozami firm zachodnio­

europejskich o oodziałoe styków 0 ,1 5 " /3,81 mm/.

Po przeciwnej stronie styków na brzegu płytki umieszczone są gniazdka kontrolne oraz znajduje się zamooowany uohwyt ułat­

wiający wkładanie i wyjmowanie pakietu z ramy. Ha płytce po przeoiwnej stronie obwodu drukowanego rozmieszczone są elemen­

ty elektroniozne, których końcówki po przejściu przez otwory montażowe w płytce są zaginane 1 kładzione na powierzohnl płyt­

ki, a następnie lutowane do odpowiednio ukształtowanych /kształt kroplowy/ punktów lutowniczych. Liczba elementów dyskretnyoh montowanyoh na jednej płytce wynosi średnio 100 sztuk, maksymal­

nie zaś może doohodzić do 120 sztuk. Elementy rozmieszczond są na płytce w grupaoh odpowiadająoyoh pełnym układom funkcjonal­

nym. Daje to dobrą przejrzystość montażu, ułatwia eksploatację i posługiwanie się pakietami szczególnie wtedy, gdy na płytce montowanyoh jest kilka układów funkcjonalnyoh tego samego ty­

pu, Dla łatwej identyfikacji pakietu, szczególnie gdy jest on włożony do ramy i symbol typu wykonany na płytce jest niewi­

doczny, służy komplet kolorowych znaozników /grzybków/, które w ilośoi 2 sztuk przyczepiane są trwale do uchwytu pakietu.

Rama kaset. Rama kaset wykonana została w postaci płaszcza z blachy stalowej, otwartego z tyłu i z przodu. W przedniej części płaszoz ten wzmocniony jest wywinięciem. Pomiędzy booz- ne ścianki płaszcza wmontowane są z przodu i z tyłu ramy lis­

twy poziome, dzieląc ramę na 6 poziomów - kaset. W czterech dolnych poziomach ramy w ozęści środkowej wyodrębniono przeo-

1 trzeń pozbawioną listew poziomych i przeznaczoną do umieszcze­

nia bloków ferrytowych. Pomiędzy listwy poziome przednią i tylną zamontowane są prowadnice z tworzywa sztucznego. V? odoo-

- 4-1 -

wiednlo ukształtowane zakończenia prowadnic zamocowane są złącza ŁDB-2. W każdej z dwóch górnyca kaset liczba zamonto­

wanych złącz wynosi 38; w pozostałych kasetach liczba ta wy­

nosi 22. Łącznie rama zaopatrzona jest w 158 złąoz i tyle też może pomieścić pakietów.

W przestrzeni przeznaczonej dla bloków znajdują się szyny służące do wsunięcia bloków oraz śruby do ich zamocowania.

Rama w górnej i dolnej ozęści zaopatrzona jest w gniazda ło­

żyskowe zapewniające obrót jej wokół osi pionowej oraz uchwyt i zatrzaski umożliwiająoe otwieranie ramy i blokowanie jej w pozycji zamkniętej.

Na bloku ramy od strony obrotu znajduje się listwa z kołka­

mi służącymi do podlutowania przewodów funkojonalnyoh, zaś w górnej części znajdują się zaciski do podłączenia przewodów napięć zasilających. Przy kompletnym wyposażeniu w ramie

umieszozonych jest 158 pakietów zajmująoyoh 162 miejsca /ozęść pakietów zajmuje podwójne miejsce/ oraz bloki ferrytowe typu BNI-3.

Zewnętrzne gabaryty ramy wynoszą:

• szerokość 810 mm

• wysokość 94-5 mm

• głębokość 195 ran /z okablowaniem - 260 mm/

Szafa. Szafa składa się ze szkieletu oraz drzwi otwiera­

nych na zawiasach. Szkielet wykonany jest jako konstrukoja samonośna. Składa się on z płaszcza z blaoby tworzącego śoia- ny boozne szafy oraz kształtowników zetowyoh, wzmaoniająoych obrzeża i tworząoyoh wnęki, w które wchodzą drzwi. Całość wy­

konana jest z blachy stalowej technologią zgrzewania i oz§ś- ciowo spawania. W górnej części płaszcza szkieletu wykonane są otwory służąoe do odprowadzania powietrza, w dolnej zaś otwory i szyny do mocowania filtrów dla powietrza doprowadza­

nego do szafy oraz dla doprowadzenia przewodów połączeń ze­

wnętrznych. Szkielet posiada we wnętrzu niezbędne wsporniki, prowadnioe, zawiasy itp. Do mocowania wewnętrznych zespołów

- 42 -

urządzenia oraz w dolnej części zaopatrzony jest w 4 nóżki, każda o regulowanej wysokośoi, służące do poziomowania szafy.

Na bocznej ścianie szafy od strony osi obrotu ram znajdują się listwy z płaskimi złączami nożowymi 20 kontaktowymi, słu- żąoymi do zewnętrznych połączeń funkcjonalnych.

Ponadto w dolnej ozęśoi szafy znajduje się listwa ze złą- ozem, służącym do podłączenia sieoi oraz zespół filtrów prze­

ciwzakłóceniowych.

Powierzchnie zewnętrzne elementów konstrukcyjnych szafy po­

kryte są błyszczącą emalią piecową. Gabaryty szafy wynoszą:

• szerokość 890 mm

• głębokość 650 mm

• wysokość 1630 mm /z nóżkami - 1700 mm/

Okablowanie. Okablowanie zasilania szafy składa się z wiąz­

ki biegnącej od złącza wejściowego i filtrów przeciwzakłócenio­

wych do zasilacza /tor sieci/ oraz z wiązki biegnącej od zasi- laoza do listwy zaoiskowej na ramie /tor napięć stabilizowa­

nych/. Rozprowadzenie napięć stabilizowanych na ramie odbywa się za pomocą płaskich szyn o dużej pojemności. Szyny główne- pionowe usytuowane są na bokach ramy. Szyny poziome doprowa­

dzające napięoia bezpośrednio do pakietów biegną z tyłu ramy pomiędzy złączami i mooowane są do listew trzymająoych prowad­

nice.

Okablowanie funkcjonalne szafy składa się z wiązek łączą­

cych złącza do połączeń funkcjonałnyoh zewnętrznyoh /inter­

face/ z listwą kołków na ramie. Wiązki te, posiadające odpo­

wiednio ukształtowane kolanka, umożliwiają wychylanie ramy po okablowaniu.

Okablowanie funkcjonalne ramy składa się z połąozeń pomię­

dzy złączami pakietów i połączeń biegnąoyoh do bloków ferryto- wyoh. Połączenia te wykonano w zależności od wymagań funkcjo­

nalnych i teohnologicznyoh, bądź za pomocą wiązek bądź drogą

- 43 -

najkrótszych połączeń pojedynczym przewodem lub parą skręco­

ną. Połączenia wykonano technologią lutowania. W wiązkaoh narażonych na zginanie zastosowano przewód /linkę/ typu LSJJTi 14 x 0,1 w pozostałych przypadkach drut typu DSJJL 1 x 0,15.

Zespół wentylacji. Zespół wentylacji składa się z dwóoh turbin napędzanyoh silnikiem jednofazowym typu BZRe-024a z rozruchem kondensatorowym o mocy 90W i obrotach nominalnych 1400 1/sek,. zasilanym napięciem znamionowym 220V.

Silnik ten,posiadający wał wyprowadzony na obie strony, na­

pędza przez elastyozne sprzęgła wykonane z węża gumowego z wkładkami tkaninowymi wałki turbin usytuowanyoli po obu stro­

nach silnika.

Turbina składa się z obudowy oraz wirnika osadzonego na wa­

le i obraoającego się we wnętrzu obudowy. Obudowa wykonana jest z blachy stalowej w postaci płaszcza o przekroju poprzecz­

nym stanowiącym krzywą logarytmiczną oraz dwóch śoianek booz- nyoh posiadająoyoh otwozy wlotowe dla powietrza i wsporniki do mooowania łożysk. Zastosowane łożyska są typu tulei samosmar­

nych ślizgowych, oo zapewnia wysoką cichobieżność praoy zespo­

łu. Wirnik wykonany z blaohy stalowej w postaci cylindra bez denek posiada na obwodzie dwa rzędy łopatek utworzonych przez wywinięoie naciętej powierzohni płaszoza na zewnątrz. W środku płaszcza znajduje się piasta służąca do osadzania wirnika na wale. Wirnik jest bardzo dokładnie wyważony dynamicznie.

Obie turbiny łącznie z silnikiem osadzone są na wspólnej ramie, która na amortyzatorach gumowyoh jest mocowana w sza­

fie.

Zasada praoy wentylaoji jest następująca: w wyniku obrotów powietrze na skutek działania siły odśrodkowej jest wysysane z wnętrza wirnika, a następnie sprężone w odpowiednio ukształ­

towanej częśoi obudowy turbiny. Sprężone powietrze jest wyrzu- oone przez otwór w obudowie w kierunku stycznym względem wir­

- 44 -

nika. Powietrze nowe na skutek wytworzonego podciśnienia wpa­

da do obudowy, a następnie do wnętrza wirnika przez otwory osiowe. Otwór wylotowy jest usytuowany tak, że zespół wenty­

lacji w pozycji praoy daje strumień powietrza skierowany pio­

nowo do góiy bezpośrednio do ramy. Maksymalne ciśnienie wytwa­

rzane przez zespół wynosi około 8 mm 1^0 , podczas gdy wydatek teoretyczny /bez oporów zewnętrznych/ osiąga wartość

800 m^/godz. Wartości te potwierdzono badaniami.

10. ZAKOŃCZENIE

W niniejszej praoy zostały naszkioowane wstępne ozynnośoi projektowe, omówiono też wyniki etapu końoowego - projektowa­

ną pamięć.

Pomiędzy wymienionymi etapami wystąpiły oozywiśoie etapy pośrednie, których treścią były szozegółowe ozynnośoi projek­

towe. W trakcie tych prao napotkano szereg interesujących pro­

blemów, które opisane zostały w pozostałyoh artykułaoh umiesz­

czonych w niniejszym zeszycie. Całość omawia, naszym zdaniem, wiele istotnych problemów projektowania ferrytowej pamięci operacyjnej.

Literatura

[1] BUCHHOLZ W.: Planning a Computer System, New York, 1962.

[2] DAKIH

c ; j .,

don, 1967.

[3] JACKSON R.C., JONES A.: Ferrite Cores for Coincident Current Heaories, Component Technology, Plessey Components Group, Towcester.

[4] FORRESTER J.V.j Digital Information Storage in Three Dimensions Using Magnetic Core, Journal of Applied Physics, June 1951?

22

.

[5] GILLIGAN T.J.j 2.5D High-speed Memory Systems: Past, Present and Future, IEEE Trans, on Electronic Computers, August 1966;

EC-15,

[6] KILIŃSKI A.: Podstawy technologii sprzętu radiotechnicznego, PVT, Warszawa 1960.

- 45 -

[7] KRAJZMER L.P.t Cyfrowe urządzenia pamięciowa, Warszawa 1965 /tłumaczenie z rosyjskiego/.

[8] RAJCHHAH J.s Proceedings of the International Symposium on Tech­

niques of Memories, April 1965; 5-10, Paris, Chiron 5-A.

Paris.

[9] WALDECKER D.E.: Design of an Asynchronous Hain Storage Control Processing Unit Interface, Computer Design, June 1968.

[103 WRZESZCZ Z., RYŹK0 J. , DAŃDA J.: Projekt standardu dotyczącego materiałów, rdzeni i ramek pamięci operacyjnych EMC, Elek­

troniczna Technika Obliczeniova"Howości", luty 1968*1.

[11] WRZESZCZ Z.t Przedziały zmienności parametrów generatorów wzbu­

dzających ferrytowy blok nośnika informacji w pamięci koin­

cydencyjnej, Prace IMM, Warszawa 1970: 1.

[12] ŚWITALSKI A.t Zespół sterowania pamięci PAO 6, Prace IMM, w ni­

niejszym zeszycie.

[13] KOJEMSKI A., KOWALEWSKA M., KULI&SKA E., SMKIEWICZ T., ŚWIĄT­

KOWSKI Z.t Cyfrowa technika krzemowa S-50, Instytut Maszyn Matematycznych, Warszawa 1969.

- 46 -

XAPAKTEPH CTHKA il CPEñCTBA flJIfl PEAM3AI^M 3AnOMHADIHErO yCTPOîîCTBA PAO 6

PeąpMe

ÜOAäHO ODHcaHHe 3anoMHHaBnero yoTpoßCTBa Ha $eppHTOBHx CepfíeHHHKaX PAO 6 OMKOCTbB 1 6 .3 8 4 CJIOBr. IIOflHÖpKHBaBTCH npoöaeMH CBH3aHHue rjiaBHuu o 0 p a 3 o u c npooKTOu b i i e j i o u .

Pa3fl0JI 2 COflepSHT KOPOTKJD XapaKTOpHCTHKy flaHHOÄ 3aflaHH.

flJIH 3T0fi ßOJIH BBOflHTCH K03$$HlíHeHT KaH8CTBa yCTpOÄCTBa X , KTO nO3BOHH0T H0M8CTHTB HOBO0 peE0HH0 CpBflH HaCTOHIÇHX. Cfl8- aaH HaTpocoK oöböiia paöoT no npooKTHpoBKB.

B p a 3 f l 0 J I 0 3 paCCMOTpSHH TpOÖOBaHHH K yCTpOËCTBy, HBHHBUH- 0CH HCXOflHOË TOHKOË flHH BHÖOpa CHCT8MH 3 a n o H H H a p ą 0 ro yCTpofi- CTBaj npHHHTO THn 3D4W.

p a 3 fle jiu 4 H 5 nocBHiąeHH oJieKTpoHHHU iie n n u . 3aKHB4ëHHHe b h h x npoflnocuJiKH npoBKrapoBaHHH h o n u c a m ie CTaflHß a b e t oöpa3 n p e flu e T a h m s t o a n po o k t h p o BaHHH'. T a O jm ą a 3 H 0 K t p o h h h x ntanefi

coflBpiHT napaw B Tpu ö h c t p o a o H c t b h h h HaxoflHTCH nepBfl pa3fl8JiOM 6^, KOTopnË paccM aT puB aeT $yHimHOHajibHyB CTpyKTypy 3 a n o u H H au - ą o r o y c T p o ß c T B a . 9 T a c x e a a yK a3aH a n a pH C .21. Bo B p eu a o h h c h -

BaHHH HOTHHeCKOfl CTpyKTypH, BHHMaHHO OCSpaąa0TCH Ha iyHKAHO- H£uibHH0 cxeMH h Ha P08J1H3oBaHHHB MHKpoonopaąHH. B Komie p a 3 - A ona n o fla n a b p c m b h h b h fln a rp a M a paöoTH 3anoMHHaBiii8ro y c T p o ß -

CTBa.

ßJIH QÖJI8rHOHHH CHHT03a HOTHHOCKOfl CTpyKTypH ÖHJIH COCTaBJie- HH r p y n n u sJieKTpoHHHX Aonofi Ha3BaHHH8 $yHKAHo h e u i b h h m h a b h h m h,

a HU6HH0: a f l p e c H a n , HH$opuaAHOHHaH, KOHTpoxbHafl h S e n a n p o - BOpKH HeTHOCTH HHtJopuaHHH .

OnHcaHHo npHHAHna paöoTH bh h8 yKa3aHHHX cxeM noßaHO

b pa3ß0H 8 7 .

pa3fl©H 8 onacHBaoT BHöop pemsHHH KOHCTpyKAHît paMH, a p a 3 - flen 9 coflopxHT xapaKTBpHCTHKy eë k o m h o h b h t o b , t o ecT b nnaTOB, naHBHeß, m Ka$a, CHCTOMy c o b a h h h b h i h x npoBOfloB h b o h t h j i h a h h .